(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
クロマト分離装置を用いて、水を溶離液として、1,5-D-アンヒドログルシトールを含む糖を含有する原液から1,5-D-アンヒドログルシトールを分離する方法であって、
前記原液における糖濃度が20重量％以上であり、かつ、前記クロマト分離装置が、強酸性イオン交換樹脂が充填された複数の充填塔が直列かつ無端に連結されて形成された循環系と、該循環系への原液の供給部及び溶離液の供給部と、該循環系からの1,5-D-アンヒドログルシトール画分の排出部及び1,5-D-アンヒドログルシトール以外の糖画分の排出部とを有するものであり、前記循環系において、各供給部と各排出部を溶離液の供給部、1,5-D-アンヒドログルシトール画分の排出部、原液の供給部、及び1,5-D-アンヒドログルシトール以外の糖画分の排出部の順に設け、それらの位置関係を保ちつつ、一定方向に順次移動させることで循環系に形成される４つの帯域を移動させながら分離することを特徴とする方法。
【請求項２】
強酸性イオン交換樹脂がカルシウム型の陽イオン交換樹脂である、請求項１記載の方法。
【請求項３】
1,5-D-アンヒドログルシトール以外の糖が、1,5-D-アンヒドロマンニトール又はD-グルコースを含有してなる、請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
４つの帯域が、1,5-D-アンヒドログルシトールの脱着帯域、1,5-D-アンヒドログルシトールの濃縮帯域、1,5-D-アンヒドログルシトールの吸着帯域、及び、1,5-D-アンヒドログルシトール以外の糖の回収帯域である、請求項１〜３いずれか記載の方法。
【請求項５】
原液が、1,5-D-アンヒドログルシトールを発酵・酵素反応又は有機合成を利用して製造する際に得られる糖溶液である、請求項１〜４いずれか記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、1,5-D-アンヒドログルシトール(本明細書では「1,5-ＡＧ」と略す場合がある)の分離方法に関する。さらに詳しくは、擬似移動層式のクロマト分離により、1,5-ＡＧと他の糖を含む溶液から1,5-ＡＧを高純度、高回収率で分離する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
1,5-ＡＧは、D-グルコースの１位が還元された非還元糖であることから、還元糖に比べて反応性が低く、酸性、アルカリ性、高温等の条件下において化学的に安定である。また、1,5-ＡＧは、体内においてD-グルコースに次いで多く存在する糖であり、生体適合性が高く、安全性に問題がなく、かつ、生体内に蓄積性がないという優れた特性を有する。従って、その利用が注目されている。
【０００３】
1,5-ＡＧの製造方法としては、例えば、1,5-ＡＧの水溶液から1,5-ＡＧ結晶を析出させる方法(特許文献１参照)、グルコースを出発原料とした有機合成方法(非特許文献１参照)、1,5-D-アンヒドロフルクトースのパラジウム触媒を用いた接触還元方法(非特許文献２参照)等が挙げられる。
【０００４】
一方、従来、炭水化物原料混合溶液から単糖類を分離除去する技術として、結晶化方法やイオン交換樹脂、ゼオライトによる吸着分離方法等が知られている。例えば、特許文献２では、２種の糖アルコールを含む原液から、イオン交換樹脂が充填されたカラムを用いて擬似移動層方式により糖アルコールそれぞれの画分にクロマト分離する方法が開示されている。また、異性化を触媒する酵素の作用でD-プシコースから精製D-アロースへ変換し、得られる原液を擬似移動層により連続的に目的画分としてクロマト分離することを特徴とする精製希少糖の大量生産方法が開示されている(特許文献３参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２１５２３１号公報
【特許文献２】特開２００９−３６５３６号公報
【特許文献３】特開２００６−１５３５９１号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】J. Am. Chem. Soc.、72、p.4547-4553、1950
【非特許文献２】Carbohydrate Research、337、p.873-890、2002
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
1,5-ＡＧを合成するには、有機合成、バイオ的手法いずれの方法においても精製工程を要する。しかしながら、従来の方法は、実験室レベルでの製造方法や精製方法であるために、例えば、原料や生成副生物である、構造及び物理化学的性質の近いD-グルコースや1,5-D-アンヒドロマンニトールを分離して、1,5-ＡＧを大量に製造するのは困難である。
【０００８】
本発明の課題は、1,5-ＡＧを高純度、高回収率で分離回収することができる1,5-ＡＧの分離方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、クロマト分離装置を用いて、水を溶離液として、1,5-D-アンヒドログルシトールを含む糖を含有する原液から1,5-D-アンヒドログルシトールを分離する方法であって、
前記原液における糖濃度が20重量％以上であり、かつ、前記クロマト分離装置が、強酸性イオン交換樹脂が充填された複数の充填塔が直列かつ無端に連結されて形成された循環系と、該循環系への原液の供給部及び溶離液の供給部と、該循環系からの1,5-D-アンヒドログルシトール画分の排出部及び1,5-D-アンヒドログルシトール以外の糖画分の排出部とを有するものであり、前記循環系において、各供給部と各排出部を溶離液の供給部、1,5-D-アンヒドログルシトール画分の排出部、原液の供給部、及び1,5-D-アンヒドログルシトール以外の糖画分の排出部の順に設け、それらの位置関係を保ちつつ、一定方向に順次移動させることで循環系に形成される４つの帯域を移動させながら分離することを特徴とする方法、に関する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の1,5-ＡＧの分離方法は、1,5-ＡＧを高純度、高回収率で分離回収することができるという優れた効果を奏するものである。その結果、1,5-ＡＧの大量生産が可能となって生産性の向上に繋がり、ひいては、1,5-ＡＧを含有する飲食品、化粧品、飼料等を安価に提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の分離方法において用いる擬似移動層方式クロマト分離装置(実施例２)の模式図を示す図である。図中の数字は、充填塔(カラム)番号を、「Ｄ」は溶離液、「Ｆ」は原液を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の1,5-ＡＧの分離方法は、クロマト分離装置を用いて、水を溶離液として、1,5-ＡＧを含む糖を含有する原液から1,5-ＡＧを分離する方法であって、前記原液における糖濃度が20重量％以上であり、かつ、前記クロマト分離装置が、強酸性イオン交換樹脂又は固定化酵素が充填された複数の充填塔が直列かつ無端に連結されて形成された循環系と、該循環系への原液の供給部及び溶離液の供給部と、該循環系からの1,5-D-アンヒドログルシトール画分の排出部及び1,5-D-アンヒドログルシトール以外の糖(非1,5-ＡＧ)画分の排出部とを有するものであり、前記循環系において、各供給部と各排出部を溶離液の供給部、1,5-D-アンヒドログルシトール画分の排出部、原液の供給部、及び1,5-D-アンヒドログルシトール以外の糖画分の排出部の順に設け、それらの位置関係を保ちつつ、一定方向に順次移動させることで循環系に形成される４つの帯域を移動させながら分離することを特徴とする。なお、本明細書において、供給部とは物質を供給又は導入するところ、排出部とは物質を排出又は抜出するところを意味する。
【００１３】
本発明で用いるクロマト分離装置について、図１を用いて説明する。
【００１４】
本発明におけるクロマト分離装置は、複数の充填塔が直列かつ無端に連結されて形成された循環系と、該循環系への原液の供給部及び溶離液の供給部と、該循環系からの1,5-ＡＧ画分の排出部及び非1,5-ＡＧ画分の排出部とを有する。
【００１５】
充填塔は、強酸性イオン交換樹脂又は固定化酵素が充填されており、好ましくは4〜16個、より好ましくは4〜8個が連結されている。また、各充填塔は、その出口から隣接する充填塔の入口へと連結されて全体として直列に連結されており、かつ、例えば、一番前に位置する充填塔を最前部、一番後ろに位置する充填塔を最後部とすると、最後部の出口は最前部の入口へと連結されるため、全ての充填塔が無端になるように連結されている。よって、このように全ての充填塔が連結された系は、溶離液等の流体が循環可能な循環系として形成されている。
【００１６】
強酸性イオン交換樹脂としては、原液中に含まれる1,5-ＡＧと非1,5-ＡＧに対して、選択的吸着能力を発揮する吸着剤、即ち、1,5-ＡＧに対して高い吸着能力を発揮するが非1,5-ＡＧに対しては実質的に非吸着性である吸着剤、またはその逆の吸着特性を有する吸着剤が挙げられる。具体的には、陽イオン交換樹脂、例えば、スルホン酸基が結合したスチレン−ジビニルベンゼン架橋重合体を基材とした樹脂のナトリウム型(Na+型)、カリウム型(K+型)、カルシウム型(Ca2+型)、マグネシウム型(Mg2+型)が例示され、なかでもカルシウム型(Ca2+型)が好ましい。これらの樹脂は、単独で又は２種以上組み合わせて用いてもよく、充填塔に充填される樹脂は全て同一でも異なっていてもよいが、本発明においては、複数の充填塔全てに同一の樹脂が充填されることが好ましい。
【００１７】
強酸性イオン交換樹脂は、公知の方法に従って合成したものを用いてもよく、市販品を用いてもよい。好適な市販品としては、ローム＆ハース社製「アンバーライト  CR-1310」、ダウケミカル社製「モノスフィアー  88」、三菱化学社製「ダイヤイオン  UBK555」等が挙げられる。
【００１８】
固定化酵素は、1,5-ＡＧと非1,5-ＡＧのどちらかに親和性を持つものが挙げられる。具体的にはキシロース・イソメラーゼやマンノース・イソメラーゼなどが挙げられる。
【００１９】
固定化酵素は、公知の方法に従って合成したものを用いてもよく、市販品を用いてもよい。市販品は、ノボ社製の「スイートザイムＴ」や長瀬産業株式会社製の「ナガセザイム」等の固定化酵素剤を好適に用いることができる。
【００２０】
なお、本発明では、強酸性イオン交換樹脂が充填された充填塔を単独で用いてもよいし、固定化酵素が充填された充填塔を単独で用いてもよいし、あるいは、強酸性イオン交換樹脂が充填された充填塔と固定化酵素が充填された充填塔とを組み合わせて用いてもよく、特に限定されない。
【００２１】
本発明では、かかる強酸性イオン交換樹脂又は固定化酵素の吸着性に起因して、1,5-ＡＧを多く含む画分(1,5-ＡＧ画分)と非1,5-ＡＧを多く含む画分(非1,5-ＡＧ画分)を連続的にそれぞれ排出するために、吸着剤を循環流とは反対の方向に相対的に移動させる。この相対的な移動は、実際に吸着剤を逆行させることでも達成できる。しかし、本発明では、例えば無端に連結したカラムに原液の供給部及び溶離液の供給部と、1,5-ＡＧ画分の排出部及び非1,5-ＡＧ画分の排出部が、溶離液の供給部、1,5-ＡＧ画分の排出部、原液の供給部、及び非1,5-ＡＧ画分の排出部の順になるよう設け、かつ、それらの位置関係を保ちつつ一定方向に溶離液を供給することで順次移動させる。このように配置することで循環系には４つの帯域、具体的には、溶離液の供給部と1,5-ＡＧ画分の排出部までの1,5-ＡＧの脱着帯域、1,5-ＡＧ画分の排出部から原液の供給部までの1,5-ＡＧの濃縮帯域、原液の供給部と非1,5-ＡＧ画分の排出部までの1,5-ＡＧの吸着帯域、非1,5-ＡＧ画分の排出部から溶離液の供給部までの非1,5-ＡＧの回収帯域が形成されて、該帯域を移動させながら分離することが可能となる。このようなクロマト分離のことを擬似移動層式クロマト分離ともいう。
【００２２】
原液の供給部、溶離液の供給部、1,5-ＡＧ画分の排出部、及び非1,5-ＡＧ画分の排出部は、前記擬似移動層を形成できるよう、一定の位置関係を保ちながら順に循環系の下流方向にそれぞれ移動するのであれば、特に限定はない。例えば、各充填塔に原液の供給部、溶離液の供給部、1,5-ＡＧ画分の排出部、及び非1,5-ＡＧ画分の排出部が弁(バルブ)を介してそれぞれ設けられている場合、該弁の開閉の組み合わせを選択することで、これらの供給部及び排出部が順に循環系の下流方向にそれぞれ移動するようにしてもよい。この場合、原液の供給部、溶離液の供給部、1,5-ＡＧ画分の排出部、及び非1,5-ＡＧ画分の排出部は、充填塔と同じ個数ずつ存在する。
【００２３】
かかるクロマト分離装置に供する原液としては、1,5-ＡＧと非1,5-ＡＧを含む糖を含有する液が挙げられる。
【００２４】
原液に含まれる糖は、強酸性イオン交換樹脂の選択的吸着能力を発揮する観点から、２種類が好ましく、1,5-ＡＧと他の１種類の単糖が挙げられる。具体的には、1,5-D-アンヒドロマンニトール又はD-グルコースが例示される。かかる原液としては、例えば、1,5-ＡＧを発酵・酵素反応や有機合成を利用して製造する際に得られる糖溶液が例示される。
【００２５】
原液における糖濃度は、20重量％以上、好ましくは30重量％以上である。本発明においては、前記濃度になるよう、原液の糖濃度を公知の方法(例えば、濃縮)に従って調整してもよい。なお、本明細書において、原液における糖濃度とは、原液中の1,5-ＡＧと他の１種類の単糖を合わせた濃度(総濃度)を意味する。
【００２６】
分離条件としては、溶離液として水を用いる他に、特に限定はなく適宜設定することができる。例えば、カラム温度は、好ましくは50℃以上、より好ましくは50〜70℃である。
【００２７】
かくして、1,5-ＡＧと他の１種類の単糖を含有する原液から、1,5-ＡＧを高純度、かつ、高収率で連続的に回収することが可能となる。
【実施例】
【００２８】
以下、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明はこれらの実施例等によりなんら限定されるものではない。
【００２９】
実施例１  1,5-ＡＧと1,5-D-アンヒドロマンニトールの分離
糖合成反応で得られた糖含有液を、活性炭処理・卓上脱塩装置(サンアクティス社製、S-3型)を用いて脱色、脱塩後に、ロータリーエバポレーター(柴田科学機械工業社製)を用いて、糖濃度を約30重量％となるまで濃縮して原液を調製し、分析を行った。クロマト分離装置は8塔型で、充填塔にそれぞれローム＆ハース社製「CR-1310」(Ca2+型)を充填し、カラム温度を60℃に保温した。クロマト分離条件は、原液供給量6.5mL/分、溶離液(水)供給量35mL/分、1,5-ＡＧ抜出量17.5mL/分、1,5-D-アンヒドロマンニトール抜出量24mL/分、ステップ時間10分とした。なお、原液の組成(重量比)は1,5-ＡＧと1,5-アンヒドロマンニトールが87：13であった。
【００３０】
以上の条件で、原液2Lについて分離処理を行った。結果、1,5-ＡＧを含む溶液を5.5L回収した。次に、該溶液を減圧濃縮により、糖濃度が80重量％以上になるまで濃縮したところ、結晶が析出し始め、約100gの白色結晶が得られた。なお、クロマト分離での回収率(原液に含まれる1,5-ＡＧ固形分重量に対する収量)及びHPLC純度(以下に示す条件により測定)は100％であった。
＜HPLC条件＞
カラム：Hitachi  GL-611
検出器：RI
溶離液：10-5M  NaOH
カラム槽温度：60℃
【００３１】
実施例２  1,5-ＡＧとD-グルコースの分離
1,5-ＡＧとD-グルコースからなる糖含有液を、実施例１と同様のクロマト分離装置で分析した。クロマト分離条件は、原液供給量8mL/分、溶離液(水)供給量20mL/分、1,5-ＡＧ抜出量14mL/分、D-グルコース抜出量14mL/分、ステップ時間8分とした。
【００３２】
以上の条件で、原液2Lについて分離処理を行った。結果、1,5-ＡＧを含む溶液を4L回収し、実施例１と同様にして結晶を回収した(50g)。回収率(原液に含まれる1,5-ＡＧ固形分重量に対する収量)は85％、HPLC純度(以下に示す条件により測定)は98％であった。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明の1,5-ＡＧの分離方法は、1,5-ＡＧを高純度、高収率で分離回収することができるため、1,5-ＡＧを生産性よく大量に提供することができる。
【図１】
0005531363.tif 000002